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Órgano de divulgación de la Estación Regional del Noroeste, UNAM

Año 17 | Número 34 | 31 de Diciembre 2020 | | Hermosillo, Sonora, México. |

CUEVAS VOLCÁNICAS EN MÉXICO. AMBIENTES SUBTERRÁNEOS DESCONOCIDOS

¿CUÁL ES EL VALOR ECONÓMICO DEL MANGLAR ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO?

AROMAS EN LA COMUNICACIÓN VEGETAL

LOS RÍOS, EXTRAORDINARIOS ECOSISTEMAS EN RIESGO

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Nuestra Tierra | Diciembre 2020 |

DIRECTORIO UNAM

DR. ENRIQUE LUIS GRAUE WIECHERS Rector

DR. LEONARDO LOMELÍ VANEGAS Secretario General

DR. LUIS AGUSTÍN ÁLVAREZ ICAZA LONGORIA Secretario Administrativo

DR. WILLIAM HENRY LEE ALARDÍN Coordinador de la Investigación Científica

DR. RICARDO BARRAGÁN MANZO Director del Instituto de Geología

DR. THIERRY CALMUS Jefe de la Estación Regional del Noroeste

DIRECTORIO DE NUESTRA TIERRANo. de Reserva de Derechos al uso exclusivo del título 04-2004-050610455400-102 ISSN 1665-935X

DR. RENE LOREDO PORTALESEstación Regional del Noroeste, Instituto de Geología, UNAMEditor Responsable

DRA. CLARA L. TINOCO OJANGUREN Estación Regional del Noroeste, Instituto de Ecología, UNAM

DRA. MA. CRISTINA PEÑALBA GARMENDIA Depto. de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Universidad de Sonora

DRA. AURORA MARGARITA PAT ESPADAS Estación Regional del Noroeste, Instituto de Geología, UNAM

DRA. BLANCA GONZÁLEZ MÉNDEZ Estación Regional del Noroeste, Instituto de Geología, UNAM

DRA. DENISSE ARCHUNDIA PERALTA Estación Regional del Noroeste, Instituto de Geología, UNAM

Editores Asociados Para recibir esta revista vía internet escribir a: [email protected]

Nuestra Tierra, Año 17, No. 34 (Diciembre de 2020), es una publicación semestral del Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito de la Investigación Científica, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, C. P. 04510, Ciudad de México. Estación Regional del Noroeste, av. Luis Donaldo Colosio s/n y Madrid, campus UniSon, Hermosillo, Sonora, C. P. 83000. Editor responsable: Rene Loredo Portales. Número del Certificado de Reserva de Derechos al uso exclusivo del Título: 04-2004- 050610455400-102. ISSN 1665-935X. Número del Certificado de Licitud de Título y Contenido: en trámite. Diseño: Alejandra Bárcenas Martínez. Impresión: Imagen Digital del Noroeste, Veracruz No. 19, Col. San Benito, Hermosillo, Sonora. Tiraje: 250 ejemplares, impresión Offset con papel couché cover de 300 g para forros y couché text de 150 g para los interiores. El contenido de los artículos es responsabilidad de los autores y no refleja necesariamente el punto de vista de los editores asociados ni del editor en jefe. Se autoriza la reproducción de los artículos (no así de las imágenes) con la condición de citar la fuente y se respeten los derechos de autor.

EDITORIAL

Estimados lectores, después de un año difícil que ha frenado para muchos de nosotros el ritmo de vida al que estábamos acostumbrados y nos ha obligado a ser creativos en la forma en la que trabajamos y

nos relacionamos en general con los demás, podemos aprovechar ahora, para iniciar un nuevo año con una perspectiva diferente y centrándonos en aquello qué es más importante. Es entonces un placer presentarles el nuevo ejemplar de la revista “Nuestra Tierra”, órgano de divulgación de la Estación Regional del Noroeste, Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México y cuyo número 34 hemos generado con las amables contribuciones de los autores, su servidor y el grupo de editoras de la revista.En esta edición comenzamos con dos trabajos que nos recuerdan el valor de los ecosistemas: el primero, que nos presenta Marino, quien nos habla de los ríos, ecosistemas extraordinarios y complejos que guardan y distribuyen un recurso fundamental para el ser humano y los seres vivos en general, el agua, en este manuscrito podemos entender cuál es su importancia, su dinámica y cómo son afectados estos ecosistemas, principalmente por la intervención del ser humano. Enseguida, Guerra y colaboradores, nos hablan sobre los manglares, uno de los ecosistemas más bellos y que albergan una biodiversidad característica, en esta contribución podemos aprender sobre sus beneficios, su valor económico relacionado con los bonos de carbono, y cómo el cambio climático afecta estos ecosistemas. En otro aspecto más curioso, Chávez y Méndez, nos introducen un lenguaje que quizá no sabíamos que existía, en este artículo nos explican cómo los organismos vegetales se comunican entre ellos y con insectos, por medio de la emisión de compuestos orgánicos, y cómo estos compuestos se estudian y cuál es su utilidad. Finalmente, pero no menos importante, Daza y Gutiérrez, nos introducen a un mundo subterráneo “las cuevas volcánicas”; sitios que albergan un mundo distinto, en este escrito, nos explican que son y como se forman y que podemos encontrar en ellas.Me despido de ustedes, augurándoles un excelente año 2021, en nombre del equipo de “Nuestra Tierra”.

EDITORIAL





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Fotografía de portada: Río Casillas. La presencia del carrizo Arundo donax, especie exótica invasora, es un problema que debe atenderse para el correcto manejo de este río. Nuevo León, México. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

CONTENIDODr. Rene Loredo Portales

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Figura 1. El Río Pablillo y al fondo, la Sierra Madre Oriental, Nuevo León, México. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

Bernardo Marino Maldonado1

Gran Sierra Plegada, A.C. Director de Proyectos. La Ascensión, 67950 Aramberri, Nuevo León, México1(bernardo.marino @gmail.com)


IntroducciónLa explotación insostenible del medio ambiente y sus recursos naturales es actualmente una importante problemática que altera gravemente los ecosistemas cuya funcionalidad es indispensable para la supervivencia a largo plazo de las sociedades humanas.

El agua, recurso básico para la supervivencia humana al ser insumo fundamental para la producción de alimentos y la industria en general, tiene una indiscutible relevancia, pues los ecosistemas que son clave para su provisión están viéndose fuertemente impactados. Los ecosistemas acuáticos continentales son de hecho aquellos que más degradación han sufrido por las actividades humanas (Lambert et al., 2010), ya sea por alteración directa ó indirecta debido a la alteración de las cuencas hidrográficas en que ocurren procesos fundamentales del ciclo hidrológico. La gravedad de esta degradación se refleja en que los grupos biológicos con la más alta tasa de extinción a nivel mundial son los invertebrados acuáticos, los peces de agua dulce y los anfibios (Allan y Castillo, 2007). En México en particular, los peces de agua dulce son el grupo de especies con la más alta tasa de extinción (Sarukhán et al., 2009).

A pesar de su enorme importancia, gran parte de los ríos del planeta se encuentran degradados en mayor o menor medida. Esto no sorprende si reconocemos que desde la

antigüedad el humano ha necesitado manipular los ríos y otros cuerpos de agua para fines utilitarios: extracción de agua para consumo doméstico, agrícola e industrial; modificación del caudal para abastecimiento de agua y generación de energía; alteración de cauces para control de eventos de inundación; modificación de llanuras aluviales para explotación agrícola y desarrollo urbano; y vertedero de desechos.

Los asombrosos ecosistemas fluvialesLos ríos se cuentan entre los rasgos geomorfológicos (formas de la superficie terrestre) más notables en el paisaje terrestre. Desde la antigüedad han inspirado asombro y curiosidad en el humano y han fungido como uno de los principales elementos ligados al desarrollo de las civilizaciones humanas. La agricultura se inició precisamente sobre las llanuras aluviales, territorios adyacentes a los cauces de los ríos, de suelos fértiles ricos en nutrientes provenientes de territorios aguas arriba y depositados por los desbordamientos fluviales. Actualmente, muchas de las principales y más productivas regiones agrícolas del mundo siguen siendo aquellas adyacentes a grandes cauces fluviales.

Por su propia naturaleza, los ríos son ecosistemas muy dinámicos y de una complejidad asombrosa, marcadamente distintos en su funcionamiento a otros

ecosistemas acuáticos continentales. E c o l ó g i c a m e n t e c u m p l e n u n a extraordinaria función de conectividad entre ecosistemas, misma que opera en rangos espaciales de hasta cientos de kilómetros, abarcando desde las cabeceras montañosas de una cuenca hidrográfica hasta el océano mismo (en ciertos casos), presentando así una dinámica multiplicidad de procesos ambientales consistentes en un intercambio de energía, materia y biodiversidad. Este intercambio se lleva a cabo a lo largo del río y entre éste y los territorios que va atravesando (Figura 1), dando pie a la llamada conectividad longitudinal, transversal y vertical de los ríos.

La extraordinaria conectividad de los ríosTodo río es parte fundamental de una cuenca hidrográfica, aquel territorio delimitado topográficamente en el que toda la escorrentía superficial por agua de lluvia se concentra finalmente en una única corriente que coincide con el punto de salida de la cuenca (o con el punto final de acumulación del agua, en el caso de las cuencas endorreicas, como se les conoce a aquellas que no tienen salida). Las vías por las que escurre superficialmente el agua en una cuenca forman su red de corrientes de drenaje. La mayoría de estas corrientes son de calibre menor y al irse interconectando forman corrientes cada vez mayores que, uniéndose a su vez, terminan formando la corriente de máximo

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Figura 2. Los álamos (género Platanus) son especies arbóreas características de ambientes riparios. Río Hualahuises, Nuevo León, México. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

calibre o río principal de la cuenca, que reúne toda el agua de la red de drenaje.

El agua de lluvia no sólo cae directamente sobre las corrientes, sino sobre muchas superficies distintas dentro de la cuenca, y desde allí, aquella que no se infiltra al subsuelo, escurre superficialmente hasta alcanzar estas corrientes. En este transcurso, el agua va recogiendo sedimentos, materia orgánica e inorgánica y nutrientes, transportando una parte de ellos hasta la corriente (conectividad lateral), que los seguirá moviendo aguas abajo (conectividad longitudinal). Una vez dentro del cauce, el sedimento pasa a formar parte de los procesos geomorfológicos (procesos de erosión, transporte y deposición sedimentaria, tales como la acumulación de grava en forma de barras ó islotes, la formación de taludes, la socavación del lecho, etc.) del cauce; la materia orgánica pasa a formar parte de la red trófica de los ecosistemas acuáticos y la materia inorgánica y los nutrientes siguen el curso de los ciclos biogeoquímicos durante su transporte a lo largo de la corriente.

Por otro lado, el agua de lluvia que alcanza a infiltrarse al subsuelo pasa a formar parte del agua subterránea, una parte de la cual, tras un tiempo y trayecto que varía según cada territorio en particular, brota a la superficie en el fondo o lados del cauce de los ríos (conectividad vertical). A esto se le conoce como el caudal o flujo base de los ríos, y en muchas regiones semiáridas, es la única fuente que mantiene con agua a los mismos durante los largos períodos del año en que no ocurren lluvias. De tal forma que podemos entender al agua subterránea como un depósito a largo plazo que alimenta durante largos períodos de tiempo a arroyos y ríos.

La biodiversidad en los ecosistemas fluvialesLos ecosistemas acuáticos, incluyendo los ríos y otros cuerpos de agua continentales, albergan en conjunto más de 126 mil especies de fauna. Entre éstas se cuentan más de 10 mil especies de peces y más de 90 mil especies de invertebrados que incluyen insectos, crustáceos,

moluscos, nematodos, y muchos otros grupos taxonómicos que forman parte esencial de la estructura funcional ecológica acuática.

A diferencia de los ecosistemas terrestres, en los que la base de la red trófica son las plantas y su actividad fotosintética, en los ecosistemas fluviales la red trófica tiene su base en el ingreso de materia orgánica desde el territorio circundante y desde aguas arriba, mientras que el papel que juegan algas y plantas acuáticas es menor. Un conjunto de microorganismos y organismos invertebrados detritívoros se alimenta de esta materia, degradándola a dimensiones menores y componentes más simples. Estos organismos sirven de alimento a los niveles superiores de la red trófica. Por lo tanto, se puede decir que la vida dentro de un río depende principalmente de las entradas de materia al mismo desde el resto de la cuenca.

Los hábitats en un río están íntimamente ligados al ingreso y transporte de material inorgánico y sedimento de todo tamaño provenientes de aguas arriba y del territorio de la cuenca. Hojarasca, pedazos de ramas de árboles, troncos, rocas, grava y arena, forman toda una serie de espacios sobre el lecho del cauce de una corriente, espacios que son utilizados de diferentes formas y con diversos propósitos por la biodiversidad acuática.

La formación de hábitats a partir de estos materiales depende además de los procesos geomorfológicos fluviales que operan movilizando estos materiales y modificando constantemente el substrato del lecho del cauce y las condiciones que ahí reinan. Es así como la profundidad del cauce, la velocidad del flujo de agua, la temperatura, la distribución del substrato por tamaños, el contenido de oxígeno, la turbidez del agua, entre muchas otras condiciones físico-químicas, determinan en conjunto la disponibilidad de hábitats para la fauna acuática.

La naturaleza dinámica de los ríosSe entiende por tanto que estos espacios y hábitats no son estables en el tiempo, sino cambiantes. El principal factor que gobierna los procesos y

estructura física de los ríos son los disturbios fluviales, representados por eventos periódicos de crecidas del caudal e inundaciones, así como períodos de sequía. Dichos disturbios están ligados al régimen hidrológico natural de los ríos, que consiste en todas las variaciones temporales del caudal a escalas de horas, días, estaciones, años, décadas e incluso siglos.

Esta variabilidad es resultado de las condiciones climáticas y meteorológicas cambiantes operando sobre el territorio completo de la cuenca hidrográfica. En donde las características particulares de relieve, suelo, vegetación y tipos de uso determinan respuestas específicas ante las condiciones meteorológicas, controlando los procesos hidrológicos que resultan en la cantidad de agua que llega a las corrientes. Por ejemplo, lluvias torrenciales pueden en el lapso de unas cuantas horas, generar una crecida cuyo volumen y duración estará en función no sólo de la intensidad de la lluvia, sino además del tipo, grado y distribución de cobertura de vegetación sobre la superficie de la cuenca, así como la pendiente de esta superficie y el tipo de suelo y su contenido de humedad.Las especies que habitan los ríos están, desde luego, adaptadas perfectamente a esta variabilidad natural en las condiciones de hábitat, y dependen de ella para completar su ciclo de vida.

Los ambientes ripariosUn río no es solamente el cauce por donde fluye el agua. Lo conforman también la llamada zona riparia y la llanura aluvial o de inundación.

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de fauna continental: peces, aves, mamíferos, anfibios y reptiles, así como invertebrados. Por otra parte, la biodiversidad acuática depende del ambiente ripario para los flujos de materia que sustentan parte fundamental de la red trófica acuática y de la creación de hábitats fluviales. A su vez, el ambiente ripario funge como corredor biológico, indispensable para la dispersión de individuos y la difusión de especies.

Además de estas funciones, los ambientes riparios y las llanuras aluviales son espacios indispensables para la recarga de acuíferos, para la regulación de los desbordamientos del cauce, y como lugar de almacenamiento temporal de sedimentos, nutrientes, así como de filtración y procesamiento de contaminantes provenientes del territorio circundante al río.

La importancia de los ríos y su alarmante estado de degradaciónLos ríos y sus ecosistemas proveen recursos y servicios ambientales de altísimo valor, entre los cuales y por mencionar sólo unos pocos, están la provisión de agua y alimento, la recarga de acuíferos, la fertilización natural de zonas agrícolas, el soporte de ciclos biogeoquímicos y biodiversidad a escalas espaciales amplias, el tratamiento natural de desechos y contaminantes, la mitigación de inundaciones y el mantenimiento de climas adecuados.

El invaluable beneficio que la humanidad recibe de los ríos ha sido mayormente ignorado por la sociedad y los gobiernos debido a un desconocimiento general sobre la naturaleza y funcionamiento de estos complejos ecosistemas que sólo hasta tiempos relativamente recientes han comenzado a ser estudiados a fondo y a comprenderse. Tal ignorancia propició la toma de decisiones de manejo torpes e insustentables, ocasionando graves impactos a los ecosistemas fluviales y a aquellos otros vinculados a ellos, tales como los humedales costeros y los arrecifes marinos.

Los principales factores que hoy ponen en riesgo la integridad de los ríos son: a) la alteración directa de la geomorfología de los

ríos y sus elementos, por medio de obras de canalización, rectificación, represamiento y/o minería de cauces, así como la transformación y/o invasión de las llanuras de inundación y de los ambientes riparios; b) la alteración indirecta de la dinámica geomorfológica fluvial mediante la alteración del régimen hidrológico natural debido a represamientos y/o sobreextracción de agua; c) la contaminación con sedimentos, agroquímicos, desechos industriales, urbanos, domésticos y/o sanitarios; d) la introducción de especies exóticas invasoras; e) el cambio climático. Todos estos factores tienen complejos efectos en cadena que resultan en la pérdida de biodiversidad debido a la alteración estructural y funcional de estos ecosistemas. Concomitantemente, esto lleva a la pérdida de los servicios ambientales.Corresponde hoy a la ciudadanía consciente y responsable el trabajar en conjunto con los gobiernos, instituciones académicas y científicas, organizaciones de la sociedad civil y la iniciativa privada, para enmendar los errores cometidos y restaurar la salud de estos extraordinarios ecosistemas de nuestro planeta, para salvación de la humanidad y esperanza para el futuro.

ReferenciasAllan J. and M. Castillo. 2007. Human Impacts, in

Allan J. and M. Castillo: Stream Ecology. Structure and Function of Running Waters. Dordrecht, The Netherlands. Springer Science. 317-357.

Lambert A., Dudley T. and K. Saltonstall. 2010. Ecology and Impacts of the Large-Statured Invasive Grasses Arundo donax and Phragmites australis in North America. Invasive Plant Science and Management, 3, 489-494.

Sarukhán J., P. Koleff, J. Carabias, J. Soberón, R. Dirzo, J. Llorente-Bousquets, G. Halffter, R. González, I. March, A. Mohar, S. Anta y J. de la Maza. 2009. Capital Natural de México. Síntesis: conocimiento actual, evaluación y perspectivas de sustentabilidad. México, D.F. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad.

Figura 3. Vista panorámica del Río Pilón, en la que se aprecia claramente el cauce y su llanura de inundación. Nuevo León, México. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

La primera es una f r a n j a t e r r i t o r i a l i n m e d i a t a m e n t e adyacente al cauce, en donde las condiciones de suelo, microclima ( c o n d i c i o n e s d e temperatura, humedad relativa, etc. localizadas a una escala pequeña y bien delimitada) y vegetación son m a r c a d a m e n t e distintas a las del resto del territorio más alejado del río (Figura 2). La llanura aluvial es en cambio un espacio más extenso, p e r o i g u a l m e n t e cercano al cauce, que se ve periódicamente

sometido a inundaciones por el desbordamiento del cauce (Figuras 3 y 4). Ambos son espacios cuyas características se ven directamente ligadas a los procesos geomorfológicos fluviales.

Así como las especies acuáticas están adaptadas a los disturbios fluviales, también las especies que habitan en la zona riparia y la llanura aluvial dependen de las cíclicas inundaciones y períodos de estiaje. Por ejemplo, plantas características de la zona riparia, tales como Populus deltoides ó Platanus mexicana, tienen una fenología adaptada al régimen hidrológico: sus tiempos de dispersión aseguran que las semillas sean depositadas sobre substratos húmedos creados tras eventos de inundación (Figura 5).

Los ambientes riparios tienen una enorme importancia en la ecología de los ríos. La vegetación riparia en particular es un espacio indispensable para la biodiversidad, al brindar hábitats permanentes y temporales con alimento, agua y refugio, así como sitios de reproducción y crianza para prácticamente todos los grupos

Figura 4. Llanura aluvial del Río Pilón. La presencia de cantos rodados y la ausencia relativa de vegetación son indicadores de que este espacio se ve sometido regularmente a inundaciones. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

Figura 5. Plántulas de Populus sp. creciendo a las orillas del cauce de un río, aprovechando un espacio recientemente barrido por una inundación. Fotografía tomada por Bernardo Marino Maldonado.

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Todos los elementos naturales poseen un valor por sí mismos, el cual no depende de las asignaciones humanas. Sin embargo, dada la actual crisis ambiental mundial, se vuelve relevante otorgar una valoración instrumental (e.g. económica) a los recursos naturales para promover su conservación y evitar su deterioro. En este contexto, los manglares son ecosistemas sobresalientes gracias a su importancia ambiental en la mitigación del cambio climático y la protección contra eventuales efectos adversos que este provoque.

El cambio climático es entendido como una variación dentro del clima terrestre, intensificada por actividades humanas. Este fenómeno es producido por el aumento del efecto invernadero debido al incremento de gases dentro de la atmósfera (dióxido de carbono, vapor de agua, óxido nitroso, metano, etc.) que absorben parte de la radiación térmica que emite la Tierra y no permiten que ésta salga, ocasionando el fenómeno de calentamiento.

Los manglares se localizan en las zonas costeras tropicales y subtropicales, su distribución global se restringe principalmente por la temperatura, pero de manera local, la precipitación, el oleaje y el flujo hídrico son las variables que determinan su extensión. Son ecosistemas muy valiosos, altamente productivos y fuentes de alta diversidad biológica (Figura 1). Sobresalen por su capacidad de prestar múltiples servicios ecosistémicos, definidos como características, funciones o procesos ecológicos de un ecosistema que beneficia, directa o indirectamente al bienestar humano.

En particular, los manglares, poseen un papel relevante en el contexto climático debido a que pueden almacenar (o secuestrar) el carbono presente en la atmósfera y, con ello, combatir los efectos del cambio climático. Aunque cubren solo el 0.1% de la superficie terrestre, se ha reconocido su elevada efectividad para regular el clima mediante la captura de carbono atmosférico a una tasa cinco veces mayor que la de un bosque tropical maduro, constituyendo un importante sumidero de carbono que contribuye a la captura de CO2 global.

Lucia Guerra-Cano1*, Francisco Guerra-Martínez2, Ulsía Urrea-Mariño1, David Romero2

1Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación-Sisal, Facultad de Ciencias, UNAM, Sisal, Yucatán, México, C.P. 97356.2Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Mérida, Universidad Nacional Autónoma de México, Ucú, Yucatán, México, C.P. 97357.*[email protected]

A pesar de su importancia, los manglares son ecosistemas que se ven fuertemente amenazados por el cambio de uso del suelo, una situación que contrasta con los planes de desarrollo sostenible mundiales donde los manglares son incluidos dentro de una estrategia de mitigación y adaptación al cambio climático (Figura 2a y 2b).

Valoración económica de un ecosistemaComo se ha mencionado, los seres humanos nos beneficiamos de los servicios ecosistémicos que proveen los manglares, por lo que tienen un valor importante para nosotros. Para algunos servicios como los de provisión, el valor de uso es directo, ya que se extraen materiales o materias primas directamente de los ecosistemas, pero para el resto, el valor puede ser difícil de identificar. Los valores que se atribuyen a un ecosistema se dividen en dos grandes apartados: valores de uso y no uso. Dentro de los valores de uso, se encuentra el valor de uso directo, uso indirecto y opción. El valor de uso directo suele ser el más rentable o el más común si se habla de recursos naturales ya que se incluyen actividades comerciales y de extracción (materias primas). El valor de uso indirecto comprende las funciones ecológicas que sostienen las actividades económicas en el sitio (servicios ecosistémicos de regulación y soporte); dentro de este rubro se encuentra el servicio de secuestro de carbono ya que no se obtiene un beneficio tangible. Finalmente, el valor de opción hace alusión a que eventualmente podría utilizarse un servicio a pesar de que en dicho momento no se esté utilizando, es decir, se tiene la opción de usarlo o no.

Por otra parte, el valor de no uso consiste en que, a pesar de que no se esté utilizando el servicio sea valorado por los individuos; así, se reconoce el valor intrínseco del ecosistema. Este tipo de valor adquiere dos formas: valor de existencia, que consiste en la valoración a pesar de que no haya algún tipo de uso presente o futuro, y el valor de legado referente al deseo expreso de que futuras generaciones gocen de los servicios.


Figura 1. Bosque de manglar con flamingos en Sisal, Yucatán, ejemplo de un servicio ecosistémico de soporte. Fuente: Brenda Garzón.

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Los conceptos y metodologías desarrolladas para asignar un valor económico a servicios ecosistémicos se agrupan formando una rama de la economía ambiental para ser utilizados como una aproximación de la importancia que la sociedad le otorga al medio natural. Entre otras cuestiones, también permiten establecer relaciones costo-beneficio para el análisis de posibles impactos ambientales, evaluación de alternativas tecnológicas que provean el servicio y, por ende, en la toma de decisiones.

Generalidades sobre los manglares Los manglares son una formación vegetal halófita, leñosa que puede presentarse de manera arbórea o arbustiva. Los bosques de manglar se localizan en las zonas costeras tropicales y subtropicales donde su distribución está limitada principalmente por la salinidad (es un requerimiento, pero en grandes concentraciones puede ser un estresor) y por la temperatura. Es un ecosistema con alta productividad primaria que sustenta las complejas redes tróficas que en él se desarrollan, donde se pueden encontrar diversas especies de peces, crustáceos, moluscos, reptiles y aves, por lo que son considerados una fuente de biodiversidad.

En el caso de México, los manglares se distribuyen en la zona intermareal inundable, el interior de las lagunas costeras y deltas del Golfo de México, Océano Pacífico y Mar Caribe. En nuestro país predominan cuatro especies de las 70 reportadas: mangle rojo (Rhizophora mangle), mangle negro (Avicennia germinans), mangle blanco (Laguncularia racemosa) y mangle botoncillo (Conocarpus erectus). Aunque existen dos especies más (Avicennia bicolor y Rhizophora harrisonii) con una distribución sumamente restringida dentro del estado de Chiapas.

Los manglares presentan patrones espacio-temporales distintos que son resultado de la interacción entre la

vegetación, suelo, agua, microtopografía y atmósfera. La convergencia de todas estas variables nos da como resultado distintos tipos ecológicos de manglar (petén, cuenca, chaparros o arbustivos y franja). Una de sus características más representativas es el sistema radicular que se extiende por encima y debajo del suelo en sitios inestables o fangosos, así como sistemas excretores de sales que les permiten eliminarlas a través de sus hojas.

Cabe resaltar la importante conectividad que tienen los manglares con los arrecifes de coral y pastos marinos, ya que entre estos ecosistemas existe una permanente migración de especies que se mueven de un ecosistema a otro en algún punto de su ciclo de vida, ya sea en su estadio larval, juvenil o para desovar. Se sabe que los manglares incrementan la biomasa de los arrecifes de coral debido a que los organismos que en su fase juvenil se encuentran dentro del manglar, migran hacia los arrecifes en su vida adulta siendo nuevos reclutas del stock.

El impacto del cambio climático en los manglaresPor sus efectos, el cambio climático es considerado una de las mayores amenazas para los ecosistemas. La situación geográfica de México hace a sus costas altamente vulnerables a los impactos del cambio climático ya que, al encontrarse entre dos océanos, el aumento en el nivel medio del mar afectará de manera directa estas zonas, comprometiendo la prevalencia de los manglares.

Las temperaturas están en aumento y, como consecuencia de esto, las predicciones indican un proceso de intensificación y aumento de la frecuencia de los eventos hidrometeorológicos extremos (ciclones tropicales, inundaciones, sequías). Por ello, los servicios ecosistémicos que prestan los manglares para reducir estos impactos los vuelven muy valiosos, y a medida que los efectos del cambio climático incrementen, también lo

hará el valor de los manglares.El cambio climático tiene

varios impactos negativos con posible incidencia sobre los ecosistemas de manglar. Por ejemplo, el incremento en el nivel del mar afecta (o afectaría) al ecosistema debido a que las especies que lo conforman son sensibles a cambios en el hidroperiodo (nivel, tiempo y frecuencia de inundación) y a la salinidad podría rebasar el umbral de tolerancia fisiológica de las especies vegetales del manglar. Otras afectaciones se dan por el cambio en las corrientes oceánicas, intensificación de eventos hidrometeorológicos que puede propiciar un aumento en el flujo de sedimentos perturbando la circulación

Figura 2. Manglares con distinto grado de conservación. a) Manglar en buen estado de conservación. b) Manglar degradado a causa de construcción carretera. Fuente: Brenda Garzón, Lucia Guerra.

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Figura 3. Personas utilizando servicios ecosistémicos culturales en la ciénega del manglar. Fuente: Brenda Garzón.

del agua dulce o salobre, así como afectaciones en la productividad. Los cambios en la precipitación afectan la distribución, extensión y tasas de crecimiento de los árboles; el aumento en la temperatura afecta la composición, la fenología, la productividad y el área de distribución de los manglares.

En general, el cambio climático provocará un deterioro en los manglares que podría comprometer o disminuir su estructura, composición y función, así como ocasionar modificaciones físicas, químicas y biológicas características del ecosistema. Así mismo, la provisión de servicios ecosistémicos (provisión de madera, purificación del agua, protección costera, recreación, formación de suelo, hábitat para especies pesqueras comerciales) se puede ver comprometida. Sin embargo, dada la elevada capacidad de los manglares para almacenar carbono atmosférico en el sedimento, puede ser uno de los últimos servicios en eliminarse ya que es necesario que la vegetación se remueva para que este carbono sea liberado nuevamente a la atmósfera, de lo contrario, permanece almacenado. ¿Por qué valorar los manglares?Al igual que el resto de los ecosistemas, en los manglares se llevan a cabo innumerables procesos para que estos puedan establecerse y desarrollar todas sus funciones. Según la Evaluación de los Ecosistemas del Milenio (MEA, por sus siglas en inglés), los servicios ecosistémicos que brindan los manglares se dividen en cuatro grupos: provisión, regulación, culturales y de soporte, siendo estos últimos la base del resto (Figura 3).

En la Tabla 1, se esquematizan algunos de los servicios ecosistémicos que provee el manglar, éstos se encuentran organizados bajo el marco conceptual de la MEA. En ocasiones, los servicios que más se perciben son los de provisión, ya que son de uso extractivo, no obstante, no se debe pasar por alto que los manglares nos están proveyendo más servicios, aunque no sean perceptibles. La regulación del clima (e.g. captura de CO2) y protección costera (protección contra eventos hidrometeorológicos) son algunos de los servicios ecosistémicos con los que los manglares contribuyen directamente a atenuar los impactos del cambio climático. Esto los pone en la mira del mundo como ecosistemas clave para hacer frente a este fenómeno que aqueja a todo el planeta.

Recientemente se ha optado por la valoración económica, con el fin de crear conciencia y dimensionar (en un lenguaje universal como lo es el dinero) los beneficios que los humanos obtienen de los ecosistemas. De esta manera, se tiene la atención mundial puesta en los manglares para su conservación y que sigan proveyendo los servicios antes mencionados. La asignación de un valor monetario a un servicio o bien natural suele

Provisión

Alimentos Fibra, madera

Materiales genéticos Productos químicos

Regulación

Regulación del clima Regulación biológica Purificación del agua

Retención de sedimento Protección costera

Culturales

Espiritual e inspiración Recreación

Estética Educación

Soporte

Biodiversidad, formación de suelo y ciclo de nutrientes

Tabla 1. Servicios ecosistémicos proveídos por el manglar según la Evaluación de los Ecosistemas del Milenio (MEA, 2005). Elaboración propia.

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ser compleja y los valores pueden variar en función de la metodología con que se haya estimado, el método de valoración que se haya empleado, e incluso, la percepción que las personas tengan del servicio o bien natural.

El valor de los manglares en el contexto del cambio climáticoEl incremento en las emisiones de gases de efecto invernadero ha favorecido la percepción general del daño social y económico que pueden causar los efectos del cambio climático, lo que ha desencadenado el interés en minimizar lo más posible estos estragos. En este sentido, viene a colación la necesidad de conservar los manglares y para que esto suceda, debemos tener una amplia comprensión del papel que estos desempeñan en el secuestro de carbono.

Diversos autores se han dedicado a la valoración económica de los manglares con respecto a cuánto carbono pueden capturar y almacenar en el follaje, estructura viva aérea y subterránea y en el sedimento. A pesar de los diversos esfuerzos de valoración, la variabilidad en los precios aún es muy grande porque el valor que se le asigna está en función del componente que se evalúa (follaje, estructura aérea o carbono subterráneo) y el precio pagado por el Banco Mundial a través de los certificados de reducción de carbono (o bonos de carbono).

Las valoraciones económicas estimadas en manglares a partir del secuestro de carbono, se muestran en la Tabla 2. Se consideran publicaciones entre 1998 y 2014, permitiendo visualizar la dinámica en las valoraciones a través del tiempo y de distintas partes del mundo resaltando la variación respecto a la ubicación geográfica de los manglares.

El primer estudio (Sathirathai, 1998) reporta distintos valores económicos que le atribuyen al manglar en Tailandia. La estimación se realizó a partir de la biomasa vegetal aérea y se reportó que el valor del manglar por la captura de carbono era de $13.68 USD ha/ año, puntualizando que la valoración se realizó a partir del precio pagado por el Banco Mundial en 1995. Así mismo, este estudio reconoció el importante rol que desempeñan los manglares en la disminución de gases de efecto

invernadero a través de la fotosíntesis. No obstante, en comparación con los demás estudios, el precio que reportó fue bajo. Esto puede deberse a que el mercado de carbono estaba creándose y se consideraba r e l a t i v a m e n t e nuevo.

Una década después, en 2009,

un estudio realizado por Kairo et al. (2009) muestra un análisis económico de un manglar en Kenia, donde estimaron que el valor económico de la biomasa aérea era de $44.42 USD ha/ año. Tan sólo un año después, De la Peña et al. (2010) reportaron que, en Colombia, el valor económico oscilaba entre $ 87,76 y $591,41 USD ha/ año, variación atribuida al muestreo efectuado ya que los sitios muestreados presentaban diferencias en el desarrollo estructural de los árboles. Estrada et al. (2015) realizaron una evaluación económica al sur de Brasil, donde el rango de precios que reportan ($19 a $82 USD ha/ año) está en función del tipo ecológico de manglar.

Siikamäki et al. (2012) realizaron estimaciones globales de la capacidad de los manglares para capturar el carbono y les asignaron un valor a partir de la prevención de pérdidas en la cobertura de manglar; el rango de valores comprende la variabilidad de los manglares en todo el mundo para captar y almacenar. Una de las limitaciones que tiene su investigación es la magnitud de la escala que abarcó, lo cual podría agregar incertidumbre en los valores que se reportan debido a que no es homogénea la captura de carbono en todos los manglares del mundo.

De los cinco trabajos consultados, sólo tres reportan que las valoraciones realizadas están en función de los certificados pagados por el Banco Mundial. El mercado de los certificados ha sido fluctuante, lo que se refleja en la variación de precios dentro de las publicaciones consideradas ya que se observó un cambio de $5.76 USD (t CO2) a $10 USD, y nuevamente a $3.5 USD, en ese periodo de tiempo.

La variación en los precios asignados está en función de muchos factores, tanto internos como externos. El principal es que las valoraciones están sometidas al precio de los bonos de carbono que pague el Banco Mundial, ya que es el organismo que controla el mercado. El valor que se le asigne depende de cuánto carbono almacena, y es imprescindible mencionar que no todas las especies ni los tipos ecológicos de manglar almacenan las mismas toneladas, por lo que es otro factor que influye en el precio. Como se mencionó anteriormente, De la Peña et al. (2010) señalan que la variación en los precios puede deberse al diseño de muestreo ya que se consideran distintas especies, por lo que este factor también debe ser considerado si se desea realizar una valoración semejante.

Autor Año Localidad Precio (USD ha/ año)

Almacén de CO2

valorado

Suthawan Sathirathai 1998 Tailandia $13.68

Estructura viva aérea y follaje Kairo et al. 2009 Kenia $44.42

De la Peña et al. 2010 Colombia $87.76-591.41

Siikamäki et al. 2012 Todo el mundo $4-10 Estructura viva aérea, follaje y sedimento

Estrada et al. 2014 Brasil $19-82 Estructura viva aérea y follaje

Tabla 2. Valores correspondientes al servicio de captación de CO2 y la estructura donde se lleva a cabo la captura.

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ReferenciasDe la Peña, A., Rojas, C. A., & De la Peña, M. (2010). Valoración económica del

manglar por el almacenamiento de carbono, Ciénaga Grande de Santa Marta. Clío América, 4(7), 133-150.

Estrada, G. C. D., Soares, M. L. G., Fernadez, V., & de Almeida, P. M. M. (2015). The economic evaluation of carbon storage and sequestration as ecosystem services of mangroves: a case study from southeastern Brazil. International Journal of Biodiversity Science, Ecosystem Services & Management, 11(1), 29-35.

Kairo, J. G., Wanjiru, C., & Ochiewo, J. (2009). Net pay: economic analysis of a replanted mangrove plantation in Kenya. Journal of Sustainable Forestry, 28(3-5), 395-414.

Sathirathai, S. (1998). Economic valuation of mangroves and the roles of local communities in the conservation of natural resources: case study of Surat Thani, South of Thailand. EEPSEA research report series/IDRC. Regional Office for Southeast and East Asia, Economy and Environment Program for Southeast Asia.

Siikamäki, J., Sanchirico, J. N., & Jardine, S. L. (2012). Global economic potential for reducing carbon dioxide emissions from mangrove loss. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(36), 14369–14374. doi:10.1073/pnas.1200519109

1Los MDL son instrumentos de financiamiento estipulados en el Art. 12 del Protocolo de Kioto, mejor conocidos como bonos de carbono. Se emplean a través de Certificados de Reducción de Emisiones (CER), Unidades de Remisión (RMU) y Reducción de Emisiones por Deforestación y Degradación (REDD+).

Mercado internacional alrededor de los bonos de carbono A consecuencia de la preocupación internacional por la mitigación del cambio climático se alentaron iniciativas orientadas a mantener las reservas de carbono a través de incentivos financieros de conservación, es decir, bonos de carbono. Mediante el Protocolo de Kioto, 35 países y la Comunidad Europea se comprometieron a disminuir 5% sus emisiones de gases de efecto invernadero respecto al año 1990, acción realizada en mayor medida mediante la comercialización de bonos de Mecanismo de Desarrollo Limpio1 (MDL).

El mercado del carbono está basado en la premisa de que el carbono almacenado puede cuantificarse mediante métodos científicos y así venderse como bono, que el comprador utilizará como medio para compensar sus emisiones. Estos bonos permiten que los países en vías de desarrollo, como México, puedan transferir certificados de reducción de emisiones a países desarrollados y empresas contaminantes para que compensen sus emisiones.

La comercialización de los bonos y el precio al que son vendidos está en función del mercado demandante, siendo el Banco Mundial el mayor comprador de bonos por lo que es quien regula el mercado. Por esta razón, De la Peña et al. (2010), reconocen que la valoración económica del manglar está influenciada por lo que dicha organización estipula, es decir, por el precio al que se paga un bono de carbono.

¿Qué concluimos?A pesar de los múltiples beneficios aportados por los manglares, la cobertura de éstos sigue disminuyendo a una tasa sostenida, comprometiendo la provisión de servicios ecosistémicos. Por esta razón se debe poner en discusión el desarrollo de programas de restauración y conservación que garanticen la continuidad de este ecosistema y servicios en el tiempo.

Debido a la relevancia que tienen los manglares como parte de las medidas de adaptación y mitigación ante el cambio climático, la valoración económica a la que se someten puede ser subestimada ya que los efectos se dan a escala global y repercuten en los sistemas económicos humanos, por lo que sus beneficios pueden ascender a más de unos cientos de dólares.

El cambio climático y los riesgos asociados a él (aumento del nivel medio del mar e incremento de eventos hidrometeorológicos extremos, etc.) amenazan las poblaciones costeras. Además de fungir como sumideros de carbono, los manglares desempeñan un papel importante en la protección costera, por lo que, de manera local, su valor e importancia sobrepasa las expectativas al interferir directamente en la calidad de vida de las comunidades costeras.

La valoración de los servicios ecosistémicos es una estrategia que ha sido de utilidad para dimensionar los beneficios que obtenemos de los ecosistemas. Los datos obtenidos sirven como una herramienta en la toma de decisiones ante posibles perturbaciones ambientales o la implementación de tecnologías que sustituyen al ecosistema en la provisión de servicios (e.g. planta de purificación de aguas negras o grises).

El mayor valor asignado al manglar por el servicio de captura de CO2 se registró para Colombia, no obstante, los autores recalcaron que este está en función de lo que pague el Banco Mundial, ya que es el comprador mayoritario de créditos. Por ende, los precios pagados por el Banco Mundial son un indicador más cercano de los precios que pueden alcanzar los certificados (entendidos como t CO2 capturadas).

En lo referente a la valoración económica de la captación de carbono, se puede identificar una variación en los valores asignados a lo largo de las escalas temporal y geográfica. Es de esperarse que, en la valoración más antigua, el valor sea menor. Sin embargo, el valor es equiparable con el reportado por Siikamäkia et al. años después lo que se puede deber a la amplia escala geográfica que este último utilizó.

La valoración de servicios ecosistémicos del manglar genera información para implementar un sistema de pago de servicios ambientales o sus similares, la cual es una alternativa de conservación para los manglares que además pueden ser una fuente de ingresos. En relación con el cambio climático, conforme los efectos de este fenómeno incrementan, las zonas de manglar se volverán más valiosas y, entonces, la valoración económica de estos ecosistemas será mayor o incluso las valoraciones serán mejor estimadas para cumplir con los acuerdos internacionales de disminución de gases de efecto invernadero.

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Elizabeth Chávez-Garcíaa*, Blanca González Méndezb,c

aFacultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, CP 04510, Ciudad de México, México. bCONACYT, Crédito Constructor, Benito Juárez, CP 03940, Ciudad de México, México.cEstación Regional del Noroeste, Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México, Los Arcos, CP. 83000, Hermosillo, Sonora, México. *[email protected]


Por mucho tiempo se pensó que las plantas eran seres inmutables incapaces de comunicarse con otros organismos o de percibir estímulos ambientales que no fueran vitales para su crecimiento como la luz o la disponibilidad de agua. En la actualidad, se sabe que las plantas emplean diversos mecanismos para interactuar con otros organismos y con el medio ambiente. Uno de estos mecanismos es la emisión de gases en forma de compuestos orgánicos volátiles (COV)1 que se dispersan desde la epidermis de las hojas,

tallos y raíces, que funcionan como señales. Estas sustancias, constituyen un medio de comunicación complejo que incluye la comunicación: i) con otras plantas, ya sea de la misma o de diferente especie, para avisar sobre posibles amenazas y poder inducir resistencia a ataques de herbívoros o enfermedades en órganos o plantas no dañadas, ii) entre plantas con sus polinizadores, sus dispersores de semillas y frutos, iii) entre plantas con sus enemigos naturales como herbívoros (gusanos, insectos o mamíferos) y patógenos

Figura 1. Esquema de compuestos orgánicos volátiles (COV) e interacciones bióticas. COV emitidos hacia la atmósfera (flechas azules). Interacción con herbívoros, mediante la emisión de COV (flechas rojas). Interacción con otras plantas mediante el intercambio de COV (flechas negras).

1COV: Los compuestos orgánicos volátiles son sustancias cuya base es el carbono y se encuentran en forma gaseosa o se volatilizan en condiciones ambientales normales (20 ºC). Suelen presentar cadenas con menos de 12 carbonos y contienen otros elementos como oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno. Incluyen algunos alcanos, alquenos, aldehídos, ésteres, ácidos orgánicos, etc. Los COV producidos por las plantas y otros organismos, pertenecen a los COV denominados de origen biológico o biogénicos, para diferenciarlos de los COV producidos por las actividades humanas o antropogénicos (como la quema de combustibles fósiles).

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(agentes infecciosos), indicándoles que la planta puede ser tóxica, evitando con ello el ataque o daño; a su vez los herbívoros perciben y responden a las concentraciones de COV liberadas por la planta, y sus actividades como herbivoría o polinización pueden inducir a las plantas a producir y liberar una combinación diferente de COV. Además de las plantas, otros organismos y elementos como los hongos, las bacterias y la materia orgánica en descomposición pueden emitir COV hacia la atmósfera (Figura 1; Ayala et al., 2019). Por lo tanto, el estudio de la emisión de estos mensajes es importante para tener un mejor entendimiento del desarrollo vegetal, desde el punto de vista de las relaciones que mantienen las plantas entre sí y con el ambiente (ecología), sus cambios a través del tiempo (evolución) y su propio funcionamiento (fisiología).

Las plantas emiten COV principalmente cuando los tallos, hojas, flores o frutos se exponen a estímulos como la luz o interaccionan con otros organismos. Por ejemplo, en el caso de la polinización, muchas especies de angiospermas (plantas con flores) emiten aromas agradables para atraer abejas y otros insectos o producen aromas desagradables para repeler a ciertos herbívoros. Algunos visitantes florales usan esos olores para estimar la cantidad de recompensa (néctar, polen o tejido floral) presente en las flores o para facilitar la identificación de una flor específica. Incluso existen plantas capaces de imitar las feromonas sexuales (sustancias que atraen individuos del sexo opuesto) de insectos hembra y de esta forma engañan a los insectos macho, los cuales fungirán como polinizadores (proceso conocido como polinización por engaño; Figura 2). En general, todos los tejidos y órganos vegetales tienen y producen un olor particular, aunque para muchos organismos, incluido el ser humano, sea imperceptible (Grajales et al., 2011).

¿Qué son y cómo se producen los compuestos orgánicos volátiles?Los COV son mezclas de distintos metabolitos, es decir, sustancias utilizadas o producidas durante las reacciones que ocurren en una célula o en el organismo (como alcoholes, aldehídos, ésteres y terpenos, entre otros; Figura 3). La composición de los COV varía dependiendo del tipo de especie vegetal, el estado físico y de desarrollo de la planta, el tipo de órgano vegetal (tallo, raíz, hojas, flores o frutos), la incidencia de luz, la humedad y temperatura ambiental, la disponibilidad de agua y nutrimentos en el suelo o inclusive la polinización y situaciones de estrés (Grajales et al., 2011; Loreto y Fares, 2013; Ayala et al., 2019).

Aunque la combinación y concentración de COV es distinta para cada especie, las plantas pueden compartir muchos componentes

químicos, formando una “huella olfativa” única cuyo reconocimiento por otras plantas, polinizadores, herbívoros o patógenos puede optimizar las respuestas a estos mensajes emitidos de acuerdo con las necesidades circunstanciales de cada planta.

Aplicaciones de los aromas vegetalesEl conocimiento y la manipulación de los COV vegetales tienen múltiples aplicaciones, entre las que se incluye el incremento de la producción de cultivos al utilizarlos como atrayentes de polinizadores esenciales para la reproducción vegetal. Asimismo, el uso de COV podría marcar la pauta para desarrollar nuevas estrategias para control de plagas, mediante la repelencia de patógenos por la presencia de olores desagradables o mediante controles biológicos (uso de organismos capaces de controlar las poblaciones de otra especie indeseable) (Ayala et al., 2019). Esto ayudaría a inducir resistencia de las plantas y a reducir el uso e impacto de plaguicidas sobre cultivos, mejorado su calidad y disminuyendo los riesgos asociados a la salud humana y de los ecosistemas en general. Por ejemplo, las semillas de papaya (Carica papaya) generalmente se desechan. Sin embargo, los COV emitidos por las semillas pueden eliminar entre el 80 y el 100% de los nemátodos de raíces de tomate después de algunas horas de exposición (Alves et al., 2020).

Figura 2. Polinización por engaño. En el caso de algunas orquídeas, el transporte de polen entre flores se lleva a cabo mediante el engaño sexual. Las abejas, seducidas por el aroma floral, intentan aparearse con las flores, pero sin darse cuenta se llevan el polen después de su visita.

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En el caso de sitios degradados, el uso de COV podría atraer organismos que se perdieron por la alteración del ambiente y de esta forma mejorar la polinización, la producción de semillas y favorecer la dispersión de frutos de forma natural. Sin embargo, es poca o nula la información al respecto, por lo que en el futuro ésta podría ser un área interesante de investigación, ya que en la actualidad ha sido poco desarrollada.

El estudio de los aromas vegetales El estudio de los COV es todo un reto ya que estas sustancias son relativamente difíciles de identificar, aislar y caracterizar. Lo anterior se debe a la existencia de mezclas complejas de COV producidas por una sola planta y también a que se producen en concentraciones tan bajas (niveles traza) que muchos equipos no pueden detectar. Sin embargo, se han reportado más de 1700 compuestos identificados en aproximadamente 1000 especies vegetales (Grajales et al., 2011).

Estos trabajos se han enfocado en las interacciones planta-polinizador (atracción de insectos a las flores) y planta-herbívoro (disuasión de insectos como defensa de la planta) de especies de interés comercial, como la soya. Sin embargo, todavía existen distintas interrogantes acerca de los COV, como el costo energético que representa para la planta producirlos, la red de señales dentro del cuerpo vegetal para emitir estos

mensajes, los receptores, es decir, las “narices” para percibir estas sustancias en las mismas plantas, el tiempo que pueden permanecer en la atmósfera sin perder sus propiedades, o si existe algún efecto negativo para plantas aledañas que no les permitan interpretar los mensajes olfativos.

Además de los efectos en otras plantas y en organismos de otras especies, se ha observado que los COV pueden contribuir a la concentración de hidrocarburos (compuestos orgánicos conformados por átomos de carbono e hidrógeno) del aire, afectando la química atmosférica a través de la formación de ozono (protector contra la radiación ultravioleta, pero nocivo para las vías respiratorias, aun en concentraciones bajas) y aerosoles (partículas sólidas o líquidas suspendidas en el aire), empeorando la calidad del aire (Loreto y Fares, 2013).

Los efectos de los COV en la química atmosférica podrían producir tanto una retroalimentación positiva (mayor calentamiento) como negativa (enfriamiento) en la temperatura del planeta. De hecho, se piensa que el calentamiento global de las últimas décadas pudo haber incrementado la producción de COV en aproximadamente 10%, ya que las tasas de emisión de estos compuestos aumentan con el incremento de la temperatura ambiental. Por lo tanto, un posible aumento de 2-3 ºC en la temperatura media del planeta podría aumentar su concentración atmosférica a más del 30% (Peñuelas y Lluisa, 2003).

Isopreno -pineno

Mirceno

Limoneno

Metanol

Acetaldehído

Acetona

Figura 3. Estructura molecular de algunos COV emitidos por flores y hojas. Los más comunes incluyen alcanos, alquenos (ej. isopreno), aldehídos (ej. acetaldehído), cetonas (ej. acetona), ésteres, éteres, alcoholes (ej. metanol), ácidos y terpenos (ej. limoneno, mirceno y α-pineno). Modificado de Loreto y Fares (2013).

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Estudios en México Actualmente, en México existen trabajos sobre aislamiento, identificación y aplicación de los COV que podrían ayudar en el reconocimiento de respuestas contra parásitos o para discriminar entre plantas sanas y enfermas con el fin de detectar tempranamente plagas en cultivos comerciales. Sin embargo, aunque aún son pocas las investigaciones y la mayoría se han centrado en especies de importancia económica como el tomate (Physalis philadelphica), el aguacate (Persea americana), el frijol (Phaseolus lunatus) o el chile (Capsicum annuum), estas plantas podrían abrir el camino para investigar COV de otras especies vegetales.

Es importante mencionar que estos estudios se han hecho fuera del ambiente natural de las plantas (por ej., en invernadero), por lo que los resultados no representan con exactitud la realidad de la producción y emisión de los COV en condiciones naturales (Grajales et al., 2011; Ayala et al., 2019). Sin embargo, representan una primera aproximación sobre los mecanismos de producción, emisión y detección de COV vegetales, dado que facilitan el aislamiento de las mezclas de COV por especie y previenen la mezcla de aromas entre especies. Asimismo, la mayoría de los trabajos sobre compuestos volátiles utilizan angiospermas u órganos como tallos, hojas y flores, por lo que el potencial de COV es seguramente más amplio si se consideran otros grupos como coníferas y helechos, y órganos subterráneos como las raíces.

¿Qué falta?Además de las interrogantes antes planteadas, organismos como bacterias, hongos o vertebrados han sido poco estudiados con el objetivo de conocer las respuestas que éstos tienen ante los mensajes aromáticos de las plantas. Estas interacciones son importantes en términos de cambios y adaptación al ambiente, por la influencia que pueden tener en la dinámica poblacional (cambios en cuanto al tamaño de la población, estructura de edad, sexo y otros parámetros) de especies vegetales aleñadas u organismos como

herbívoros y patógenos. Por ejemplo, los COV indican la presencia de una planta que está siendo dañada o que está enferma, y por lo tanto también pueden ser utilizados por otros organismos como insectos, para localizar plantas sanas donde depositar sus larvas o para evitar plantas tóxicas.

Existen estudios que proponen que el aroma de las plantas está influenciado por la interacción de éstas con organismos como hongos y bacterias que habitan la superficie de los órganos vegetales (por ejemplo, los pétalos). Estos microorganismos pueden influir significativamente en las emisiones de terpenos florales (compuestos orgánicos constituyentes de los aceites esenciales de algunas plantas), porque los hongos y bacterias también producen y emiten terpenos o COV (Peñuelas et al., 2014). Por lo tanto, el papel que desempeñan las emisiones olfativas en la reproducción y defensa vegetal puede deberse, en última instancia, a la acción de microorganismos propios de cada planta, haciendo más complejo el estudio de los COV y su función como mensajeros vegetales.

Por otro lado, es importante considerar que la transformación de la materia orgánica en el suelo (restos de plantas y animales muertos) también emite COV y ha sido poco estudiada (Figura 2). Al respecto, se sabe que, durante el metabolismo de la materia orgánica, los organismos degradadores y transformadores producen compuestos como los terpenos, que al entrar en contacto con la atmósfera reaccionan con el ozono y los óxidos de nitrógeno (todos ellos contaminantes atmosféricos urbanos), dando lugar a la formación de aerosoles orgánicos (Mäki et al., 2019). Estos aerosoles constituyen una fuente de contaminación atmosférica al ser precursores del material particulado (partículas en el aire generalmente de menos de 10 micras), que es agravante de enfermedades respiratorias y cardiacas. En consecuencia, dilucidar entre todas las posibles fuentes de COV y su papel en la naturaleza, se vuelve una tarea complicada pero fascinante, por todo el potencial de aplicaciones que ofrece su conocimiento.

ReferenciasAlves, V., Campos, V.P., Pereira, J.C., de Jesus, F., de Freitas, M., Pozzobon, M., 2020, Activity of papaya seeds (Carica papaya) against Meloidogyne

incognita as a soil biofumigant: Journal of Pest Science, 93,783–792.Ayala, J., Olivas, A., Soto, J., 2019, Compuestos orgánicos volátiles de plantas inducidos por insectos: situación actual en México: Revista

Mexicana de Ciencias Agrícolas, 10, 729-742. Grajales, J., Meléndez-Ramírez, V., Cruz, L., 2011, Aromas florales y su interacción con los insectos polinizadores: Revista Mexicana de

Biodiversidad, 82, 1356-1367.Loreto, F., Fares, S., 2013, Biogenic Volatile Organic Compounds and Their Impacts on Biosphere–Atmosphere Interactions, en Matyssek, R.,

Clarke, N., Cudlin, P., Mikkelsen, T.N., Tuovinen, J.-P., Wieser, G., Paoletti, E. (eds.): Developments in Environmental Science, Vol. 13, 1st Ed.: United Kingdom, Elsevier, 57-75.

Mäki, M., Krasnov, D., Hellén, H, Noe, S.M., Bäck, J., 2019, Stand type affects fluxes of volatile organic compounds from the forest floor in hemiboreal and boreal climates: Plant Soil, 441, 363–381.

Peñuelas, J., Lluisa, J., 2003, Emisiones biogénicas de COVs y cambio global ¿Se defienden las plantas contra el cambio climático?: Ecosistemas, 12(1).

Peñuelas, J., Farré-Armengol, G., Llusia, J., Gargallo-Garriga, A., Rico, L., Sardans, J., Terradas, J., Filella, I., 2014, Removal of floral microbiota reduces floral terpene emissions: Scientific reports, 4, 6727.

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¿Qué son las cuevas volcánicas?Las cuevas volcánicas en México son muy poco estudiadas a nivel científico, aunque siempre han sido conocidas por los pobladores de las zonas que las albergan; al estar directamente relacionadas con los volcanes, y estos y sus erupciones con la ira de los Dioses y el poder de la Madre Tierra, se encuentran envueltas en un sinfín de creencias, rituales y ofrendas de todo tipo.

Estos sistemas subterráneos son realmente atractivos y albergan un mundo totalmente distinto a cualquier otro. Pocas veces nos hemos preguntado: ¿Cómo se forman y qué tipos existen? ¿Por qué estudiar cuevas volcánicas? ¿Qué podemos ver en su interior? ¿Cómo son las entrañas de una cueva volcánica? Etc. En este trabajo se pretende dilucidar de manera general cada una de ellas.

Raquel Daza Brunet*1 y Ernesto Orlando Gutiérrez López2

1Postdoctorado en Geología. Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, UNAM, Ciudad de México, 04510.2Licenciatura en Ciencias de la Tierra. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, UNAM, Ciudad de México, 04510.*[email protected]


¿Cómo se forman y qué tipos existen? Las cuevas volcánicas más conocidas y frecuentes en la naturaleza son los tubos de lava (conductos naturales en forma de túnel por los que fluyó la lava en el pasado). Estos se forman a partir de una erupción volcánica efusiva, cuya lava fluye por las cañadas de las laderas del volcán activo pudiendo alcanzar decenas de kilómetros. La lava más superficial, al entrar en contacto con el aire, se enfría rápidamente y se endurece formando una corteza sólida. Por debajo de esta corteza, se crea un espacio interior por el que la lava líquida sigue fluyendo y se va canalizando (Fig. 1A). Cuando la erupción termina y, como consecuencia, la emisión de lava cesa, el nivel de lava del interior disminuye, pudiendo vaciarse de lava líquida por gravedad, creando un espacio vacío rodeado de paredes de roca

volcánica. Este espacio es la oquedad que recibe el nombre de “tubo de lava” o “tubo volcánico” (Fig. 1B). En los últimos estadios de enfriamiento, la lava, al contraerse, forma grietas longitudinales y transversales a lo largo de toda la cueva pudiendo dar lugar a derrumbamientos de paredes y techos (Fig. 1C). Finalmente, con el paso del tiempo, la vegetación coloniza todas las entradas (Fig. 1C) y posibles conexiones con el exterior (ej. grietas). El suelo de los tubos de lava corresponde al último flujo lávico que fluyó en su interior utilizándolo como canal de drenaje.

Normalmente, los tubos de lava presentan secciones circulares o elipsoidales que pueden prolongarse desde pocos metros a kilómetros de longitud, formando tubos simples con un único ramal (Fig. 2A) o grandes sistemas de tubos ramificados entre sí (Fig. 2B) que interconectan muchos

Figura 1. Esquema básico de la formación de un tubo lávico: A) Enfriamiento de la lava superficial y formación de una corteza, por debajo de la que sigue fluyendo lava líquida. B) Cese de la emisión de lava y bajada del nivel del flujo lávico dentro de la corteza. Formación de oquedad y principio del tubo de lava. C) Enfriamiento total de la lava provocando colapsos en paredes y techos y aperturas como skylights. Último estadio dominado por la colonización de la vegetación en todas las entradas de la cueva.

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tubos entre sí, pudiendo pertenecer a las mismas o diferentes erupciones del mismo volcán.

Además de los tubos de lava, se encuentran cuatro tipos principales más de cuevas volcánicas según su origen y formación (Fig. 3). Estas son:- Simas volcánicas: cuevas verticales correspondientes a chimeneas de volcanes no activos (Fig. 3A).- Cráteres de hoyo: Formados a partir de un hundimiento / colapso de la superficie volcánica como producto de un gran vacío subterráneo (Fig. 3B).- Cuevas por inflación: Formadas por la acumulación de gas en el subsuelo, lo cual provoca un hinchamiento de la superficie del suelo volcánico y se crea una oquedad que acaba siendo conectada con la superficie a partir de grietas o ventanas creadas por el enfriamiento (Fig. 3C).- Diaclasas volcánicas: fracturas abiertas en las rocas volcánicas debidas a la actividad volcánica directamente relacionada con la actividad tectónica y los temblores (Fig. 3D).

¿Por qué estudiar cuevas volcánicas?Cabe destacar, que después de su formación, los tubos volcánicos más superficiales pueden actuar como canales de drenaje de la lava emitida en posteriores erupciones volcánicas y mitigar los efectos de nuevas erupciones para la población. La importancia de su estudio reside en seguir descubriendo cómo

funciona este sistema en su interior y cómo interactúan las condiciones a m b i e n t a l e s , t a l e s c o m o , l a temperatura, la concentración de CO2 y la humedad con la biología y con las precipitaciones minerales. Asimismo, los tubos volcánicos conocidos en el Planeta Tierra se consideran como modelos de comparación con cuevas volcánicas similares encontradas en otros planetas, como Marte, donde se tienen en cuenta como posibles lugares en los que podría desarrollarse la vida en el espacio exterior.

M é x i c o t i e n e 3 p r o v i n c i a s p r i n c i p a l m e n t e volcánicas: la Sierra Madre Occidental, el Cinturón Volcánico Trans-Mexicano o Faja Volcánica Trans-Mexicana, y la Sierra Madre del Sur, además de otras zonas volcánicas de menor extensión (Fig. 4). Todas estas zonas albergan una gran cantidad de campos volcánicos d e d i f e r e n t e s tipos donde se encuentran muchas cuevas volcánicas por descubrir. En la actualidad, se conoce un pequeño número de ellas en los estados de Sonora, Veracruz

y Morelos (Espinasa - Pereña, 2006; López-Martínez, et al., 2016; Luis-Vargas, et al., 2019).

¿Qué podemos ver en su interior? ¿Cómo son las entrañas de una cueva volcánica?En la frontera entre la ciudad de México y Morelos, dentro del Biocorredor de la Sierra del Chichinautzin, existe un sistema de cuevas de extensión kilométrica que pertenecen al derrame de lava (28

Figura 2. Vistas de secciones generales en tubos de lava: A) Túnel lineal de sección semicircular en el tubo volcánico Chimalacatepec, Morelos. B) Conexión de dos galerías en el sistema ramificado de Cueva de la Iglesia-Mina Superior, Morelos. Fotografías de Raquel Daza Brunet.

Figura 2. Tipos de cuevas volcánicas: A) Simas volcánicas (Chimenea volcánica de la Sima de Algar do Carvão, Terceira, Azores, Portugal. Fotografía: Raquel Daza). B) Cráteres de hoyo (Erta Ale, Ethiopia. Fotografía: Marco Fulle). C) Cuevas de inflación (Hawái, Estados Unidos. Fotografía: Dave Bunnell). D) Diaclasas volcánicas (Crystal Ice Cave, Great Rift de Idaho, Estados Unidos. Fotografía: Dave Bunnell).

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km de longitud) emitido por el volcán Suchiooc, el cual erupcionó hace 8.000 años (Holoceno) y estuvo emitiendo lava durante 2.5 años (Espinasa - Pereña, 2006). La gran mayoría de estos tubos lávicos presentan coloraciones principalmente negras y grises, aunque se pueden observar otras rojizas o amarillentas en algunos puntos según el tipo de lava y precipitaciones minerales que se puedan apreciar.

Es común encontrar formas muy extrañas e interesantes a la vez que pueden haber sido construidas por la misma lava que constituye el tubo y/o por flujos posteriores que pueden recorrer su interior. Estas lavas dejan marcas y señales a su paso por la cueva y permiten saber la historia y evolución vulcanológica de la misma hasta la actualidad, como también las características de la actividad eruptiva de la zona. Figura 4. Localización de las 3 provincias principalmente volcánicas de México, incluyendo

Sierra Madre Occidental, Faja Volcánica Trans-Mexicana y Sierra Madre del Sur.

En los grandes sistemas de tubos de lava de la Sierra de Chichinautzin (Morelos) se aprecia una gran variedad de tipos de cuevas volcánicas y de morfologías en su interior. Se destacan dos cuevas volcánicas: el tubo maestro de Chimalacatepec (Espinasa-Pereña, 2006; López-Martínez, et al., 2016; Luis-Vargas, et

al., 2019) y el sistema ramificado de la Cueva de la Iglesia-Mina superior, en los cuales, están representadas las siguientes ocho estructuras primarias más frecuentes (Fig. 5, 6 y 7), clasificadas según Socorro (2009).

Las estalactitas y estalagmitas de lava también son conocidas como piroestalactitas y pirostalagmitas,

estafilitos o pingos, según la región del mundo en que se encuentren (Fig. 5). Las estalactitas cuelgan del techo (Fig. 5A) y se forman a partir del goteo de lava, el cual puede proceder de la misma lava que generó el conducto, o de un flujo de lava posterior que inundó la cueva por completo y cuyo nivel bajó rápidamente, haciendo que la lava líquida goteara desde el techo (Fig. 5B). Directamente relacionadas con las estalactitas y como consecuencia de ese mismo goteo de lava líquida, se forman las estalagmitas de lava en el suelo de la cueva. Estas están formadas por la acumulación de cada una de las gotas sobrantes que caen por gravedad desde la misma estalactita. Las gotas de lava se enfrían rápidamente y se apilan en forma de torre unas encima de las otras (Fig. 5C).

Otras de las geoformas lávicas más frecuentes son las estrías, repisas y los balcones (Fig. 6), que siempre se encuentran sobre las paredes. Las estrías (Fig. 6A) son líneas semiparalelas que marcan los diferentes niveles que alcanzaron los distintos flujos de lava líquida que pasaron por el túnel. Las repisas tienen el mismo origen, solo que tienen pocos centímetros de grosor (Fig. 6B) debido

Figura 5. Estalactitas y estalagmitas de lava en Cueva de la Iglesia-Mina Superior, Morelos: A) Piroestalactitas de lava. B) Vista general de la línea que marca el nivel al que llegó un flujo de lava posterior a la formación del tubo (línea blanca punteada), el cual, descendió rápidamente y el goteo formó las piroestalactitas. C) piroestalagmitas. Fotografías: Raquel Daza.

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ReferenciasEspinasa-Pereña R., 2006. Lava Tubes of the

Suchiooc volcano, Mexico. Association for Mexican Cave Studies, Bulletin 6, Austin, Texas, USA, 80 p.

López-Martínez, Rafael, Barragán, R., Beraldi-Campesi ,H., Lánczos, T., Vidal-Romaní, JR., Aubrecht, R., Bernal Uruchurtu, JP., Pi Puig, T., y Espinasa-Pereña. R. 2016. Morphological and Mineralogical Characterization of Speleothems from the Chimalacatepec Lava Tube System, Central Mexico. International Journal of Speleology. 45: 111–22.

Luis-Vargas, Maira N., López-Martínez, R., Vilchis-Nestor, A., Daza, R y Alcántara-Hernández, R. 2019. Bacterial Insights into the Formation of Opaline Stromatolites from the Chimalacatepec Lava Tube System, Mexico. Geomicrobiology Journal. 1–11.

Socorro, S. 2009. Cavidades volcánicas de Canarias Tipos y génesis. Volcanes: Mensajeros del fuego, creadores de vida, forjadores del paisaje. Actas V Semana Científica Telesforo Bravo. Instituto de Estudios Hispánicos de Canarias: Puerto de la Cruz, Tenerife, Islas Canarias. 31-62.

a que la lava líquida que transcurría por el canal se estableció más tiempo en ese nivel, acrecentando su tamaño por enfriamiento desde las paredes; los balcones aún son de mayor espesor (Fig. 6B), llegando a ser >1 m. Por lo tanto, lo que empezó siendo una línea, pasó a repisa y terminó siendo lo que llamamos un balcón de lava conforme fue disminuyendo la velocidad del flujo.

Las bolas de lava (lava balls, Fig. 7A) son fragmentos de roca volcánica que van viajando y rodando por la lava y van aumentando su tamaño como una

“bola de nieve”. Estas pueden taponar galerías completas o incrustarse en suelo, paredes y techo. Las cornisas se representan como abultamientos formados por continuas oscilaciones del nivel de lava y se adhieren a la pared formando un capeado vertical (Fig. 7B). Finalmente, las claraboyas o ventanas (skylights, Fig. 7C), son estructuras que conectan la cueva con el exterior, siempre originadas en la fase de enfriamiento, donde la contracción de la lava provoca derrumbamientos en paredes y techos, provocando agujeros.

Todas estas estructuras se pueden encontrar a lo largo de toda la cueva, adornando suelo, paredes y techo, y nos dan información sobre la evolución e historia geológica de cada uno de los sistemas lávicos estudiados, pudiendo deducir el tipo de volcanología local e incluso regional.

Estas cuevas son excepcionales laboratorios naturales, donde se pueden estudiar distintas disciplinas. Aunque la mayoría de los estudios se han centrado en la vulcanología, biología y microbiología, apenas se les ha dado importancia a los aspectos mineralógicos y ambientales de las formaciones interiores.

Figura 6. Estrías, repisas y balcones en Cueva de la Iglesia-Mina Superior: A) estrías semiparalelas indicando los diferentes niveles que alcanzó la lava. B) Detalle de una repisa y un balcón. Estructuras formadas en períodos de mayor estabilidad del nivel de lava. Fotografías: Raquel Daza.

Figura 7. Bolas de lava, cornisas y ventanas al exterior: A) Detalle de una acumulación de bolas de lava (lava balls) de gran tamaño en el suelo del tubo lávico de Cueva de la Iglesia-Mina Superior, Morelos. B) Vista general de los abultamientos y capeado vertical que forman las cornisas en las paredes de la cueva de Chimalacatepec. C) Claraboya (skylight) en el techo de la Cueva de la Iglesia-Mina Superior. Fotografías: Raquel Daza.

“NUESTRA TIERRA”Revista de divulgación de Ciencias Naturales“Nuestra Tierra” es una publicación semestral de la Estación Regional del Noroeste de la Universidad Nacional Autónoma de México, con la cooperación del Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Universidad de Sonora; es un medio de difusión de Ciencias Naturales como son las Ciencias de la Tierra y las Biológicas, aunque puede cubrir otras áreas del conocimiento científico. Su objetivo es dar a conocer, de manera sencilla, artículos y/o reportajes sobre investigaciones realizadas en los campos antes mencionados, tanto en México como en otras partes del mundo, así como temas de interés general relacionados con nuestro planeta y el universo. Se sugiere que los autores de las contribuciones sean especialistas o conocedores del tema. No se aceptan, en cambio, artículos de investigación ni informes de trabajo. Esta revista está dirigida no sólo a personas con estudios universitarios, sino también a estudiantes de nivel medio superior. Por esta razón, se pide a los autores que utilicen un lenguaje ágil, claro y sencillo, aunque sin que sea coloquial, limitando los términos especializados, los cuales deben de ir seguidos de una definición corta y clara, ya sea entre paréntesis o comillas, como nota al pie de página o como un cuadro resaltado dentro del texto. Las abreviaturas o acrónimos deben de evitarse hasta donde sea posible, a menos que sean de uso y conocimiento común.

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Los autores podrán enviar sus trabajos a:Rene Loredo PortalesEditor en Jefe de Nuestra TierraEstación Regional del NoroesteInstituto de Geología, UNAMHermosillo, [email protected]

los rÍos, extraordinarios ecosistemas en riesgo - instituto de … · 2021. 1. 16. · de los...

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